Nature子刊：捕捉萬分之一癌細胞突變

日期：2012-05-18 08:12:42

蘇黎世聯邦理工學院（ETH-Zurich）的研究人員開發(fā)了一種新方法用于檢測只存在于部分癌細胞中的突變。分析結果顯示個體腫瘤細胞遠比原以為的更加多變，且因人而異。

有時候，一種腫瘤形成非常緩慢。它們開始只有少量的突變細胞。之后這些細胞出現突變，再突變。這些突變細胞遠比它們的祖細胞更“順風順水”，隨著增殖而將它們的祖細胞淘汰。因此，新的細胞變異體不斷出現，每一個都比它的祖細胞更強：腫瘤通過進化導致了遺傳異質性的癌癥。

這使得難以用藥物來治療腫瘤，因為有可能會存在一些細胞對于所用藥物不產生反應。來自蘇黎世聯邦理工學院和瑞士生物信息研究所的研究人員與來自蘇黎世大學的同事們聯手開發(fā)了一種新方法能夠可靠地檢測腫瘤細胞的遺傳變異。利用這種方法，研究人員可以檢測到只在萬分之一細胞中出現的突變。相關研究發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

腎癌組織檢測獲成功

“將這種方法應用到診所中非常的重要，例如，當治療耐受的細胞類型需要進行檢測以采用相應治療時，”文章的主要作者、蘇黎世聯邦理工學院生物科學與工程系Moritz Gerstung說。

新方法還能夠檢測腫瘤細胞群中某些變異的頻率，由此揭示腫瘤生長的機制以及在患者體內遺傳改變的速度。

當對健康腎細胞和腎癌細胞中兩個基因的兩個特定區(qū)域進行比較時，研究人員發(fā)現了24個遺傳變異。一些變異只存在于萬分之二的檢測細胞中，而另一些則占三分之一以上。

讀取錯誤的統(tǒng)計學補償

研究人員利用一種稱為“深度測序”的現代的測序技術對來自腎癌組織的無數腫瘤細胞進行了遺傳分析。結果，對來自單個基因的數百萬DNA片段同時進行了測序。從全部腫瘤細胞群中分離出了這些DNA片段，并闡明了腫瘤的遺傳組成。這些基因的測序超過10萬次，相當對應大量逐個測序細胞。

然而在讀取遺傳密碼時，有可能發(fā)生錯誤。為了避免將真正的突變錯認為錯誤，研究人員對健康組織進行了平行測序確保能夠確定DNA的任何位點上的錯誤率。為了將特定位點上的真正突變與測序錯誤區(qū)分開，他們開發(fā)了一種特別的統(tǒng)計學算法。“這對于我們而言是一個關鍵的步驟，即使是最小的不精確也可能引起大量的錯誤，因為該算法分析的是數百萬個DNA片段，”Gerstung博士說。

個體化癌癥醫(yī)學的目的

研究人員開始通過在已知細胞成分的對照樣本中檢測他們的新方法確定了其能夠發(fā)揮功能，沒有顯示任何虛假預測。隨后他們對四個腫瘤樣本進行了分析，發(fā)現了大量突變或亞型細胞。“這些細胞的存在支持了這一理論：腫瘤不斷的改變與達爾文進化過程相一致，”Gerstung博士說。

這一新方法有助于進一步的個體化癌癥治療。在未來，腫瘤也可能不再被當成一個整體進行治療。如果知道腫瘤中包含的細胞類型，個體治療就能夠采用一種特殊的藥物組合。何時以及是否這種方法將會常規(guī)應用到臨床還有待觀察。尚需要進一步的研究來確定腫瘤細胞群如何對不同的治療產生反應?！安贿^現階段這種方法可以用于同樣檢測其他的細胞類型，”蘇黎世聯邦理工學院的研究人員說。